METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS

DR. ANGEL M. CLAROS ARISPEMEDICO ORTOMOLECULAR

GENERALIDADES: Los AA no se almacenan , sus niveles

dependen del equilibrio entre la síntesis y degradación de proteínas corporales, del balance entre anabolismo y catabolismo, llamado balance nitrogenado.

Son fuente principal de nitrógeno. La ingesta de nitrógeno es equilibrada por

la excreción en orina y heces. El exceso se utiliza en síntesis de nuevos

constituyentes tisulares. A esto se llama balance nitrogenado positivo.

Balance nitrogenado negativo, la excreción de nitrógeno supera a la ingesta como en la diabetes no controlada, desnutrición proteica, fiebre elevada, neoplasias.

Las proteínas tisulares se renuevan constantemente. Las proteasas intracelulares. Se encargan de la hidrólisis, de las proteínas que han cumplido su ciclo vital, la reposición es total.

Los AA librados por degradación de la proteínas endógenas, se mesclan con los sintetizados por la célula, y los procedentes de la alimentación formando un “ FONDO COMUN”.

FONDO COMUN

FONDO COMUN

En el adulto normal se degradan alrededor de 400 gr/proteinas/dia. El 75% de los AA liberados son reutilizados en la síntesis de proteínas.

El 25% es destinado a gluconeogenesis, cetogenesis y síntesis de compuestos con diversas funciones.

Los AA del fondo común son reemplazados por las de la dieta, o son sintetizados en el mismo tejido.

VIDA MEDIA: Proteínas para exportación, horas o días,

como las enzimas digestivas, hormonas, anticuerpos

Proteínas regulatorias, de menor duración como las enzimas catalizadoras, factores de transcripción, y ciclinas que controlan el ciclo celular.

Proteínas estructurales, duran muchos meses como el colágeno.

Los ROTS, afectan su estructura, su conformación, y su función.

DEGRADACION: a) Las proteasas, que se encuentran en los

lisosomas. b) Los proteosomas. c) Las calpainas, cisteina proteasas

citosolicas, activadas por Ca. d) Las caspasas, que participan en la

apoptosis. e) Lisosomas: tienen diversas hidrolasas,

llamadas catepsinas y funcionan en medio acido, con acción sobre proteínas, ácidos nucleícos, lípidos y carbohidratos.

REQUERIMIENTO: Adulto 0.8 gr/k/peso/dia. Embarazadas 30 gramos durante todo el

periodo. En la lactancia agregar 20gramos /dia. Lactantes hasta un año 2Gr/k/p/dia. Niños de 1 a 10 años 1,2 gr/k/p/dia. El requerimiento aumenta en procesos donde

aumenta el catabolismo como la sepsis, traumas, cirugías; en cantidad y su valor biológico, como las de origen animal y no así de los vegetales.

Cuadros de mal nutrición proteica como el Kwashiorkor y Marasmo.

DESTINO DE LOS AA: 1.) Síntesis de nuevas proteínas, los AA

del fondo común son utilizados sin modificaciones.

2.) Vías metabólicas especificas producen a partir de AA, compuestos nitrogenados no proteicos con importantes funciones.

3.) Los AA no utilizados, son oxidados, con producción de energía. Este proceso implica separación y eliminación del grupo amina.

DESTINO DE LOS AA

DESTINO METABOLICO DEL GRUPO AMINO

TRANSPORTE DE AA: Atraviesan la membranas celulares, gracias al sistema

de transporte especifico, para ISOMEROS- L. a)Transporte selectivo secundario: Utiliza el gradiente electroquímico, creado, por la Na,K-

ATPasa, se acumulan los AA, aun en contra gradiente. Estos transportadores, se encuentran especialmente,

en células epiteliales del borde en cepillo, de mucosa intestinal y túbulos renales.

b) Difusión facilitada: Son “uniportes”, independiente de Na+, dejan pasar

AA a favor del gradiente, se encuentran en todas las células.

Ciclo del y-glutamilo: Transporta AA especialmente en hígado, riñón e intestino.

CATABOLISMO DE LOS AA. Los AA inician se degradación, por

procesos, que separan el grupo alfa-amino. El grupo nitrogenado, sigue un camino independiente.

VIAS METABOLICAS DEL GRUPO NITROGENADO:

1.) Transaminacion: transferencia del grupo amino.

2.) Desanimación: Separación del grupo amina.

TRANSAMINACION: Es la transferencia del grupo alfa-

amino, de un AA, a un alfa-cetoacido; al AA se convierte en cetoacido, y el cetoacido aceptor del grupo amina en el AA correspondiente.

Alfa-AA+alfa-cetoacido= cetoacido y AA.

Enzima Aminotransferencia, coenzima Piridoxal fosfato.

Piridoxal fosfato+AA = Base de Schiff.

aminoácido + enzima -ceto ácido + E-NH2

-cetoglutarato + enzima-NH2 enzima + glutamato

Figura: el fosfato de piridoxal (PPL)

Aminotransferasa: cataliza la separacion y transferencia del grupo amina unido al C-alfa.El piridoxal fosfato sirve de aceptor y transportador del grupo amina. Ejemplo:

Aspartato+alfacetoglutarato= glutamato+oxalacetato ( enzima aspartato aminotransferasa y piridoxalfosfato).

Alanina+alfacetoglutarato = glutamato + piruvato (enzima alanina aminotransferasa y pidoxalfosfato).

TRANSAMINACION Y DESAMINACION

Aspartato aminotransferasa y alanina aminotransferasa, (nombres UIB).

GOT (glutamico-oxalacetico), GPT ( glutamico-piruvico transaminasas), son abundantes en hígado y corazón, aumentan en el plasma, en la hepatitis y el infarto de miocardio.

TRANSAMINASAS CON APLICACIÓN CLÍNICA: GPT o ALAT y GOP o ASAT

La función fundamental de la GPT o ALAT en el transporte de grupos amino desde los tejidos hasta el hígado para la síntesis de la urea (forma de excrección del amino) ha quedado expuesta arriba.

La función fundamental de la GOT o ASAT en la conexión entre el ciclo de la urea y el ciclo de Krebs es evidente. El nivel de ambas enzimas, ALAT y ASAT, en plasma puede ser un índice de lesiones en cualquiera de estos tejidos; fundamentalmente es indicativo de la funcionalidad hepática.

DESAMINACION DEL GLUTAMATO: El alfa-cetoglutarato es el sustrato, mas

comprometido en la transaminacion, a el convergen los grupos amina que vienen de todos los AA, para formar glutamato.

El grupo nitrogenado del glutamato, es separado por desanimación oxidativa, catalizada por glutamato deshidrogenasa + la coenzima NAD y MADP.

En la reacción directa participa NAD y se forma alfa-cetoglutarato y amoniaco.

DESAMINACION DEL GLUTAMATO

El amoniaco del organismo se produce por esta vía. A pH fisiológico el amoniaco (NH3), capta un protón y se convierte en ion amonio (NH4+).

El glutamato deshidrogenasa, se encuentra en la matriz mitocondrial, activada por ADP y GDP; en inhibida por ATP y GTP.

Cuando el ADP en la célula se eleva la enzima es activada.

El aumento de la producción de alfa-cetoglutarato, alimenta el funcionamiento del ciclo de Krebs y genera ATP.

Abundante ATP y GTP, la enzima es inhibida

La reacción es reversible: el amoniaco se une a alfa-cetoglutarato y forma glutamato, se utiliza coenzima NAD, en la reacción directa; y NADP reducido en la reacción inversa.

Alfa.cetoglut+NH4 = L-glutamato+H2O.

Enzimas glutamato-deshidro, coenzimas NADPH y NADP+

REACCIONES BÁSICAS DEL METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS: almacenamiento y movilización de grupos amonio

1. TRANSAMINACIÓN: Transaminasa (PLP): a-Cetoglutarato + AA --> Glutamato + a-cetoácido

2. DESAMINACIÓN OXIDATIVA: Glutamato Deshidrogenasa: Glutamato + NADPH --> a-Cetoglutarato + NADP+ NH 4+

3. FIJACIÓN DE AMONIO: Glutamina Sintetasa: Glutamato + ATP + NH4+ --> Glutamina + ADP + Pi

4. HIDRÓLISIS: Glutaminasa: Glutamina + H2O --> Glutamato + NH4+

VIAS METABOLICAS DEL AMONIACO: Principal fuente del amoniaco es la

desanimación oxidativa del amoniaco. Bacterias de la flora intestinal sobre

restos de alimentos nitrogenados. Concentración en sangre (10 a 50

microgramos. Es toxico para el S.N.C ( encefalopatia,

coma y muerte.). VíAS DE ALINACION: Formación de glutamina y urea.

1.) FORMACION DE GLUTAMINA: L-glutamato+amoniaco = glutamina.

( enzina glutamina sintetasa, Mg,ATP), especialmente en hepatocito, riñón, musculo y cerebro.

Una reacción similar es catalizada por asparaginanasa, que hidroliza, la asparagina a aspartato y amoniaco.

Algunos tumores necesitan glutamina y asparagina. Para esto se han utilizado glutaminasa y asparaginasa, como agentes tumorales.

2.) FORMACION DE UREA: Casi la totalidad de amoniaco,

originado por desaminacion, es convertido en urea en el hígado.

En el ciclo participan cinco enzimas y como alimentadores ingresan, amoniaco, anhidrido carbonico y aspartato, que sede su grupo alfa amino.

El proceso consume 4 enlaces fosfato, por cada molécula de urea.

CONEXIÓN ENTRE LOS CICLOS DE LA UREA Y DE KREBS

BIOSINTESIS DE AMINAS BIOLOGICAS

En tejidos animales existe enzimas que catalizan la descarboxilacion de AA, el piridoxal fosfato, es la coenzima utilizada.

Muchas de la aminas que se forman por esta reacción son sustancias de importancia biológica como:

1.) HISTAMINA: Se produce por descarboxilacion de la

HISTIDINA (enzima la histidina descarbosilasa, piridoxal fosfato coenzima).

También se puede producir, de la fenilalanina, tirosina y triptófano, como sustrato.

Es un mensajero químico en muchas reacciones biológicas.

Acción vasodilatadora, a grandes dosis produce colapso vascular.

Produce constricción de bronquios. Estimula la secreción de acido clorhídrico y

pepsina en estomago. La histaminasa cataliza la destruccion.

2.) TIRAMINA-TRIPTAMINA: La descarboxilacion de tirosina, produce

tiramina; la del triptofano, triptamina. Ambas aminas biológicas producen vaso

constricción. 3.) ACIDO ALFA-AMINOBUTIRICO: GABA: Se forma por descarboxilacion del acido

glutamico, la enzima se encuentra en al SNC (sustancia gris), requiere piridoxal fosfato.

Es el intermediario químico, regulador de la actividad neuronal.

Actúa como inhibidor o depresor, de la transmisión del impulso nervioso.

La enfermedad de Huntington.

4.) POLIAMINAS: La ornitina genera putrescina por

descarboxilacion; este compuesto reacciona con metionina descarboxilada, para formar las poliaminas: espermidina y espermina.

Son abundantes en células con gran actividad mitótica, participan en la regulación del ciclo celular.

TRANSFERENCIA DE RESTOS MONOCARBONADOS

VIAS METABOLICAS DE AA

A) METABOLISMO DE FENILALANINA Y TIROSINA:

El organismo humano no tiene la capacidad para sintetizar el anillo bencenico, los AA fenilalanina y tirosina son la fuente principal.

La fenilalanina es convertida en tirosina en el hígado, reacción uniports.

La vía catabólica conduce a la formación de fumarato(intermediario en el metabolismo de los CH) y acetoacetato (en ácidos grasos); por esto son gluco y cetogenicos.

A.1) BIOSINTESIS DE CATECOLAMINAS: La fenilalanina y tirosina, producen

sustancias de gran actividad fisiologica, como las catecolaminas, dopamina, noradrenalina y adrenalina.